КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА
Технологическая схема котельной установки
- это паровой котел вместе с совокупностью оборудования, обеспечивающего его работу В состав котельной установки, кроме парового котла, входят : оборудование топливоприготовления тягодутьевая установка устройства золоулавливания газовоздушного тракта котла питательные насосы регулирующие устройства питательного тракта электродвигатели системы управления и защиты парового котла. ЧТО ТАКОЕ КОТЕЛ?
1 – топочная камера; 2 – бункер сырого угля; 3 – питатель сырого угля; 4 – углеразмольная мельница; 5 – пылепроводы; 6 – воздуховод; 7 – барабан котла; 8 – горелочные устройства; 9 – отпускные трубы; 10 – топочные экраны; 11 – радиационный пароперегреватель; 12 – ширмовый пароперегреватель; 13 – конвективный пароперегреватель; 14 – экономайзер; 15 – воздухоподогреватель; 16 – дутьевой вентилятор; 17 – золоулавливающее устройство; 18 – дымосос; 19 – канал гидрозоло(шлако)удаления; 20 – дымовая труба; 21 – шибер; 22 – воздуховод; 23 – воздуховод. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ НА ТВЕРДОМ ТОПЛИВЕ
Золошлакоудаления Топливоподачи и пылеприготовления Пароводяной Воздушный Газовый Газо-воздушный ТРАКТЫ КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ комплекс оборудования, для улавливания и транспорта золы и шлака до золошлакоотвала комплекс оборудования, необходимого для приема топлива на станцию, его разгрузки, подачи на склад или в котельный цех, дробления, очистки, подсушки и размола до пылевидного состояния и транспорта в горелочное устройство система теплообменников и других элементов, по которой движется питательная, котловая вода, пароводяная смесь и перегретый пар комплекс оборудования, необходимый для приема атмосферного холодного воздуха, его подогрева и транспорта в мельницу и горелочное устройство комплекс оборудования, по которым движутся продукты сгорания (от топочной камеры до дымовой трубы)
Топливоприготовление
ТОПЛИВОПРИГОТОВЛЕНИЕ Топливное хозяйство служит для разгрузки, учета, хранения, внутристанционной транспортировки и приготовления поступающего на электростанцию топлива.
1. Дробление в дробилках до размера < 15 – 25 мм 2. Размол в мельницах до пыли ТОПЛИВОПРИГОТОВЛЕНИЕ
ПОДГОТОВКА ТВЕРДОГО ТОПЛИВА К СЖИГАНИЮ 1 – вагоноопрокидыватель ; 2 – приемный бункер; 3 – ленточный конвейер; 4 – узел пересыпки; 5 – ленточный конвейер подачи топлива в дробильное отделение; 6 – ленточный конвейер подачи угля на склад; 7 – ленточный конвейер выдачи топлива со склада; 8 – дробильное отделение; 9 – ленточный конвейер в главный корпус ТЭС; 10 – узел пересыпки; 11 – ленточный конвейер главного корпуса
с шаровой барабанной мельницей с молотковой мельницей и инерционным сепаратором с валковой среднеходной мельницей с мельницей-вентилятором ПОДГОТОВКА ТВЕРДОГО ТОПЛИВА К СЖИГАНИЮ
с шаровой барабанной мельницей с молотковой мельницей и инерционным сепаратором с валковой среднеходной мельницей с мельницей-вентилятором СХЕМЫ ПЫЛЕПРИГОТОВЛЕНИЯ для всех видов топлив и всего диапазона их твердости бурые и каменные угли средней и малой твердости сухие каменные угли с незначительным вкраплением очень твердых фракций сильновлажные и мягкие бурые угли
Тип мельницы n, об/мин В, т/ч Э р, кВт*ч/т Износ, г/т топл Принцип размола Обозначение Топливо Тихоходная 16÷23 4÷50 15÷40 <400 удар, истирание Ш-4, ШБМ, Ш-16, Ш-25, Ш-50 каменные угли, включая антрациты, кроме высоковлажных Среднеход-ная 50÷150 25 6÷10 40 раздавливание МВС, МШС, МРС сухие каменные угли с незначительным вкраплением очень твердых фракций Быстроход-ная 500÷3000 35 8÷15 >400 удар, истирание ММ, МВ бурые и каменные угли средней и малой твердости при допустимом для сжигания грубом размоле топлива, торф, сланец СХЕМЫ ПЫЛЕПРИГОТОВЛЕНИЯ
СХЕМЫ ПЫЛЕПРИГОТОВЛЕНИЯ С ШБМ
с шаровой барабанной мельницей 1 – бункер сырого топлива 2 – питатель сырого угля 3 – углеразмольная мельница 4 – сепаратор пыли 5 – циклон 6 – бункер пыли 7 – питатель пыли 8 – мельничный вентилятор 9 – короб-распределитель горячего воздуха 10 – шахта предварительной сушки 11 –паровой котел 12 – горелка котла 13 – дутьевой вентилятор 14 – тракт горячего воздуха 15 – тракт первичного горячего воздуха; 16 – отбор топочных газов на сушку топлива 17 – транспортер подачи сырого топлива со склада. СХЕМЫ ПЫЛЕПРИГОТОВЛЕНИЯ С ШБМ
сепаратор СХЕМЫ ПЫЛЕПРИГОТОВЛЕНИЯ С ШБМ
Преимущества : большая единичная производительность надежность; нечувствительность к попаданию металла универсальность Недостатки : относительно большой расход энергии на размол большие затраты металла на износ мелющих органов не экономична при частичной загрузке топливом, должна иметь бункер пыли и работать постоянно с полной загрузкой СХЕМЫ ПЫЛЕПРИГОТОВЛЕНИЯ С ШБМ
СХЕМЫ ПЫЛЕПРИГОТОВЛЕНИЯ С ММ бурые и каменные угли средней и малой твердости
1 – вал мельницы; 2 – билодержатели; 3 – била; 4 – корпус мельницы; 5 – подвод топлива; 6 – подвод горячего воздуха; 7 – выход пылевоздушной смеси СХЕМЫ ПЫЛЕПРИГОТОВЛЕНИЯ С ММ
τ раб =300÷1000 ч – до 50% износа бил СХЕМЫ ПЫЛЕПРИГОТОВЛЕНИЯ С ММ
с молотковой мельницей и инерционным сепаратором 1 – бункер сырого топлива 2 – питатель сырого угля 3 – углеразмольная мельница 4 – сепаратор пыли 5 – циклон 6 – бункер пыли 7 – питатель пыли 8 – мельничный вентилятор 9 – короб-распределитель горячего воздуха 10 – шахта предварительной сушки 11 –паровой котел 12 – горелка котла 13 – дутьевой вентилятор 14 – тракт горячего воздуха 15 – тракт первичного горячего воздуха 16 – отбор топочных газов на сушку топлива 17 – транспортер подачи сырого топлива со склада СХЕМЫ ПЫЛЕПРИГОТОВЛЕНИЯ С ММ
1 – вращающийся стол; 2 – конические валки; 3 – прижимные пружины; 4 – рычаги валков; 5 – окно подачи топлива; 6 – камера горячего воздуха; 7 – привод вращения стола; 8 – выход пылевоздушной смеси СХЕМЫ ПЫЛЕПРИГОТОВЛЕНИЯ С МВС
Преимущества : большой КПД малый износ мелющих органов; меньший расход энергии на холостой ход и, значит, минимальный расход энергии на размол Недостатки : сложность конструкции требует более квалифицированного обслуживания чувствительность к попаданию металла СХЕМЫ ПЫЛЕПРИГОТОВЛЕНИЯ С МВС
с валковой среднеходной мельницей 1 – бункер сырого топлива 2 – питатель сырого угля 3 – углеразмольная мельница 4 – сепаратор пыли 5 – циклон 6 – бункер пыли 7 – питатель пыли 8 – мельничный вентилятор 9 – короб-распределитель горячего воздуха 10 – шахта предварительной сушки 11 –паровой котел 12 – горелка котла 13 – дутьевой вентилятор 14 – тракт горячего воздуха 15 – тракт первичного горячего воздуха; 16 – отбор топочных газов на сушку топлива 17 – транспортер подачи сырого топлива со склада. СХЕМЫ ПЫЛЕПРИГОТОВЛЕНИЯ С МВС
1 – предвключенные била; 2 – ротор вентилятора; 3 – лопатки ротора; 4 – электродвигатель; 5 – сепаратор; 6 – лоток возврата грубых фракций; 7 – шахта для подачи топлива и горячего воздуха; 8 – выход пылевоздушной смеси СХЕМЫ ПЫЛЕПРИГОТОВЛЕНИЯ С М-В
Мельница-вентилятор (МВ) - вентилятор, лопасти которого выполняются из износостойких материалов и используется для размола сланцев СХЕМЫ ПЫЛЕПРИГОТОВЛЕНИЯ С М-В
с мельницей-вентилятором 1 – бункер сырого топлива 2 – питатель сырого угля 3 – углеразмольная мельница 4 – сепаратор пыли 5 – циклон 6 – бункер пыли 7 – питатель пыли 8 – мельничный вентилятор 9 – короб-распределитель горячего воздуха 10 – шахта предварительной сушки 11 –паровой котел 12 – горелка котла 13 – дутьевой вентилятор 14 – тракт горячего воздуха 15 – тракт первичного горячего воздуха 16 – отбор топочных газов на сушку топлива 17 – транспортер подачи сырого топлива со склада СХЕМЫ ПЫЛЕПРИГОТОВЛЕНИЯ С М-В
УГОЛЬНАЯ ПЫЛЬ И ЕЁ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Размолоспособность топлива Тонкость размола пыли Затраты энергии на размол топлива Влажность пыли Взрываемость пыли ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЫЛИ
Характеризуется лабораторным относительным коэффициентом размолоспособности К л.о Значение К л.о определяется по результатам размола одинаковой начальной порции дробленого топлива в лабораторной мельнице строго определенное время путем сравнения тонкости полученной пыли с тонкостью аналогичной пыли эталонного очень твердого при размоле топлива РАЗМОЛОСПОСОБНОСТЬ ТОПЛИВА
при К л.о ≤ 1.1 - топливо с высокую твердость при 1,5 > К л.о > 1.1 - топливо средней твердости при К л.о > 1,5 - мягкое топливо (легко разрушается при ударе или раздавливании) РАЗМОЛОСПОСОБНОСТЬ ТОПЛИВА
Определяют по рассеву взятой порции полученного порошка на ситах Отобранную порцию пыли просеивают через 4-5 сит с постепенно убывающим размером ячеек сита. Рассев производят на вибрационной машине. Сита нумеруют по размеру отверстия в свету x выраженному в микрометрах. ТОНКОСТЬ РАЗМОЛА ПЫЛИ
ТОНКОСТЬ РАЗМОЛА ПЫЛИ
чем круче зерновая характеристика, тем в пыли больше мелких частиц, легко сгорающих в топках котлов, и уменьшается масса крупных частиц ТОНКОСТЬ РАЗМОЛА ПЫЛИ
В эксплуатации для быстрой (оперативной) оценки качества угольной пыли пользуются обычно ситом 90 мкм, дающим четкое представление о характере пыли (тонкая или грубая), то есть интегральным остатком R 90. При известных для данной пылесистемы значений b и n по полученному R 90 легко рассчитать полную зерновую характеристику, а также оценить качество пыли: - при значениях R 90 < 15% пыль относится к тонкой, - при R 90 > 40% является грубой, - в диапазоне R 90 = 15 ÷ 40% пыль считается среднего состава. ТОНКОСТЬ РАЗМОЛА ПЫЛИ
Взрыв в объеме, заполненном взвешенной в воздухе угольной пылью, будет тем интенсивнее, чем больше удельная поверхность пыли (чем мельче фракции) и чем выше выход летучих веществ предохранительный клапан Ограничивается температура сушильного агента на выходе из мельницы : не выше 80-100 °С при наличии бункеров пыли до 130°С в пылесистемах с прямым вдуванием пыли в топку ВЗРЫВАЕМОСТЬ ПЫЛИ
ПОДГОТОВКА К СЖИГАНИЮ ЖИДКОГО И ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА
Мазут на ТЭС может использоваться в качестве основного, резервного и растопочного топлива. ПОДГОТОВКА К СЖИГАНИЮ МАЗУТА хранение в мазутных баках подготовка главный корпус к паровым котлам в распыленном состоянии Мазутное хозяйство
ПОДГОТОВКА К СЖИГАНИЮ МАЗУТА 1 – сливное устройство 2 – фильтр грубой очистки 3 – приемный резервуар с подогревом 4 – погруженные перекачивающие насосы 5 – основные баки хранения мазута 6, 7 и 18 – линии рециркуляции мазута 8 – мазутный насос 1-го подъема 9 – обратный клапан 10 – паровой мазутный подогреватель 11 – фильтр тонкой очистки 12 – мазутный насос 2-го подъема 13 – запорная задвижка; 14 – регулятор расхода 15 – расходомер 16 – задвижки перед форсункой; 17 – форсунки
В большинстве случаев на ТЭС, использующих газовое топливо Преимущества: высокая удельная теплота сгорания удобство транспортировки на большие расстояния устойчивое и полное горение минимальное загрязнение окружающей среды токсичными компонентами продуктов сгорания. ПОДГОТОВКА К СЖИГАНИЮ ГАЗА
Природный газ транспортируется по газопроводам. В зависимости от величины давления, под которым перекачивается газ, различают газопроводы : высокого (0,3 – 1,2 МПа ); среднего (0,005 – 0,3 МПа) низкого (< 0,005 МПа) давлений ПОДГОТОВКА К СЖИГАНИЮ ГАЗА
ПОДГОТОВКА К СЖИГАНИЮ ГАЗА 1 – магистраль газа от ГРС; 2 – конденсатоотвод; 3 – расходомер; 4 – фильтр; 5 – регулятор давления; 6 – предохранительный клапан; 7 – свеча для продувки газопровода; 8 – отсечной клапан; 9 – регулирующий клапан
ШЛАКОУДАЛЯЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
Предназначение : обеспечивают непрерывное удаление шлака, его охлаждение и частичное дробление выполняют роль гидравлического затвора ШЛАКОУДАЛЯЮЩИЕ УСТРОЙСТВА 1 –воронка топочной камеры; 2 – шлаковая ванна; 3 – шнек; 4 – кольцо для дробления шлака; 5 – привод шнека; 6 – канал отвода шлака в систему гидрошлакоудаления; 7 – линия подачи воды; 8 – шлак в нижней части топочной камеры
ГАЗОВОЗДУШНЫЙ ТРАКТ КОТЛА
единая система воздушных коробов и газоходов, обеспечивающая подачу воздуха через воздухоподогреватель и горелки в топку, движение образующихся продуктов сгорания (газов) по газоходам котла и удаление охлажденных газов в дымовую трубу. ГАЗОВОЗДУШНЫЙ ТРАКТ КОТЛА
Способы организации тяги ГАЗОВОЗДУШНЫЙ ТРАКТ КОТЛА Естественная тяга или самотяга Уравновешенная тяга Н с = h тр ( ρ в – ρ г ) g для трубы высотой 100 м Н с = 350 – 400 Па или 35–40 мм вод. ст. котлы малой производительности Под наддувом Сопротивление газового тракта котла, преодолевается дымососами, имеющими напор 2,0–3,5 кПа Транспорт воздуха до топки и продуктов сгорания до выхода в атмосферу обеспечивается высоконапорными дутьевыми вентиляторами котлы большой производительности
ГАЗОВОЗДУШНЫЙ ТРАКТ КОТЛА 1 – воздухозаборник 2 – короб горячего воздуха 3 – присосы холодного воздуха 4 – система контроля разрежения на выходе из топки Б – барабан ПП – пароперегреватель ЭК – экономайзер ВП – воздухоподогреватель ДВ – дутьевой вентилятор ДС – дымосос ДТ – дымовая труба; ПС – система пылеприготовления Г – горелка Т – топочная камера
ГАЗОВОЗДУШНЫЙ ТРАКТ КОТЛА 1 – воздухозаборник 2 – короб горячего воздуха Б – барабан ПП – пароперегреватель ЭК – экономайзер ВП – воздухоподогреватель ДВ – дутьевой вентилятор ДТ – дымовая труба ПС – система пылеприготовления Г – горелка Т – топочная камера
ГАЗОВОЗДУШНЫЙ ТРАКТ КОТЛА Сопоставление распределения давления в газовоздушном тракте котельной установки, работающей с уравновешенной тягой ( а ) и под наддувом ( б ) ДВ – дутьевой вентилятор ВП-В – воздухоподог-реватель (воздушная сторона) Г – горелка ПК – паровой котел ВП-Г – воздухоподог-реватель (газовая сторона) ДС – дымосос ДТ – дымовая труба
ГАЗОВОЗДУШНЫЙ ТРАКТ КОТЛА Недостатки котлов «под наддувом» : чтобы исключить проникновение в котельное отделение токсичных газов, необходимо обеспечить полную газоплотность всех стен газоходов котла, что достигается переходом на новую технологию производства настенных экранов и заметно увеличивает стоимость котла за счет термических напряжений со временем происходит разгерметизация тракта, исключение которой требует больших постоянных затрат Преимущества котлов «под наддувом» : исключает присосы воздуха и уменьшает объем удаляемых из котла газов напор, который создает высоконапорный дутьевой вентилятор, меньше, чем сумма напоров дутьевого вентилятора и дымососа в уравновешенной схеме. Это приводит к экономии энергии на привод тягодутьевых машин.
СПЕЦИАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ КОТЛОВ
В малом топочном объеме нельзя успешно организовать факельное сжигание, поэтому при сжигании твердого топлива в паровых котлах малой производительности (до 10 т/ч при сжигании бурых и каменных углей и до 20 т/ч при сжигании антрацитов) применяют слоевой способ сжигания СЛОЕВЫЕ ТОПКИ
СЛОЕВЫЕ ТОПКИ С ПЛОТНЫМ ФИЛЬТРАЦИОННЫМ СЛОЕМ
СЛОЕВЫЕ ТОПКИ С ПЛОТНЫМ ФИЛЬТРАЦИОННЫМ СЛОЕМ с ручной горизонтальной колосниковой решеткой с наклонной решеткой с забрасывателем топлива на решетке 1 – зольник, 2 – колосниковая решетка, 3 – слой топлива, 4 – топочная камера, 5 – забрасыватель топлива, 6 - планка
СЛОЕВЫЕ ТОПКИ С ПЛОТНЫМ ФИЛЬТРАЦИОННЫМ СЛОЕМ с шурующей планкой с цепной механической решеткой 1 – зольник, 2 – колосниковая решетка, 3 – слой топлива, 4 – топочная камера, 5 – забрасыватель топлива, 6 - планка
Применяются при : плохом качестве угля ( зольность и влажность выше 50–60% массы угля ) н евозможность факельного сжигания (срыв пламени, шлакование экранов, затруднения с понижением нагрузки) низкая температура горения исключает шлакование стен топки (температура начала шлакования обычно больше 950°С), резко снижает возможность образования оксидов азота. Важным преимуществом топок с кипящим слоем является их экологическая безопасность. Выбросы окислов азота ( NOx ) сокращаются на 70-80%, а окислов серы на 50% СЛОЕВЫЕ ТОПКИ С КИПЯЩИМ СЛОЕМ
СЛОЕВЫЕ ТОПКИ С КИПЯЩИМ СЛОЕМ
1 – разбавленный слой топлива; 2 – объем камерной топки; 3, 4 – змеевиковая паропарегревательная и испарительная поверхности теплообмена; 5 – отвод золы из плотного слоя; 6 – подача топлива в слой; 7 – решетка кипящего слоя; 8 – насос принудительной циркуляции; 9 – короб подогретого воздуха. Конструкция парового котла с низкотемпературным кипящим слоем СЛОЕВЫЕ ТОПКИ С КИПЯЩИМ СЛОЕМ
Конструкция парового котла с ЦКС СЛОЕВЫЕ ТОПКИ С КИПЯЩИМ СЛОЕМ
Конструкция парового котла с ЦКС 1 – зона взрыхленного топлива; 2 – призматическая часть топки; 3 – ширмовая поверхность в объеме топки; 4 – барабан; 5 – горячий циклон; 6 – конвективный пароперегреватель; 7 – пакеты экономайзера; 8 – воздухоподогреватель; 9 – высоконапорный вентилятор; 10 – возврат золы в топку; 11 – дымосос рециркуляции газов; 12 – подача свежего топлива в зону горения; 13 – дозатор известковой пульпы. СЛОЕВЫЕ ТОПКИ С КИПЯЩИМ СЛОЕМ
